一种6系铝合金及其制备方法和应用与流程

本发明涉及铝合金领域，具体涉及一种6系铝合金及其制备方法和应用。

背景技术：

1、6061铝合金是6000系铝合金的主要合金，具有中等强度，且具有良好的塑性、焊接性及冷加工性等，被广泛应用于建筑、交通运输和船舶等领域。在实际的应用场景下，不可避免地会接触高温、高湿环境，如电车冷却系统冷却液，且由于电车的普及，在冷却系统不断升级，安全防护等级不断提高前提下，故对6061铝合金而言，除了常规的机械性能外越来越关注耐晶间腐蚀性，一般认为，晶间腐蚀是局部腐蚀的一种，其是沿着金属晶粒间的分界面向内部扩展的腐蚀，主要由于晶粒表面和内部间化学成分的差异以及晶界杂质或内应力的存在。晶间腐蚀破坏晶粒间的结合，大大降低金属的机械强度。而且腐蚀发生后金属和合金的表面仍保持一定的金属光泽，看不出被破坏的迹象，但晶粒间结合力显著减弱，力学性能恶化，不能经受敲击，所以是一种很危险的腐蚀。而目前的6061铝合金，其不仅在耐晶间腐蚀性方面存在不足，而且与力学强度之间难以兼顾。

技术实现思路

1、本发明的目的是克服现有技术中的不足，提供一种改进的6系铝合金及其制备方法，该6系铝合金在保证较好强度的同时拥有优异耐晶间腐蚀能力。

2、本发明同时还提供了一种上述6系铝合金在制备交通工具、设备构件中的应用。

3、为达到上述目的，本发明采用的一种技术方案是：

4、一种6系铝合金的制备方法，所述制备方法包括：

5、（ⅰ）形成铝合金本体，其中，以重量百分含量计，6系铝合金包含：

6、0.68wt.%至0.75wt.%的si；

7、0至0.15wt.%的fe；

8、0.155wt.%至0.195wt.%的cu；

9、0.1wt.%至0.14wt.%的mn；

10、0.85wt.%至0.95wt.%的mg；

11、0.20wt.%至0.24wt.%的cr；

12、0至0.05wt.%的zn；

13、0至0.10wt.%的ti；

14、通过调整al的含量使6系铝合金满足100wt.%；

15、（ⅱ）对所述铝合金本体进行均质化处理、挤压成型、在线淬火、去应力拉伸和时效处理；

16、其中，控制所述时效处理的过程依次在170-180℃、200-210℃下进行，且控制在200-210℃下进行的时效时间小于等于在170-180℃下进行的时效时间。

17、根据本发明的一些具体方面，以重量百分含量计，6系铝合金中，si的含量为0.68wt.%、0.69 wt.%、0.7 wt.%、0.71 wt.%、0.72 wt.%、0.73 wt.%、0.74 wt.%、0.75 wt.%等。

18、根据本发明的一些具体方面，以重量百分含量计，6系铝合金中，fe的含量可以为0.08 wt.%、0.1 wt.%、0.11 wt.%、0.12 wt.%、0.13 wt.%、0.14 wt.%、0.15 wt.%等。

19、根据本发明的一些具体方面，以重量百分含量计，6系铝合金中，cu的含量为0.155wt.%、0.158 wt.%、0.16 wt.%、0.162 wt.%、0.165 wt.%、0.168 wt.%、0.17 wt.%、0.172 wt.%、0.175 wt.%、0.178 wt.%、0.180 wt.%、0.182 wt.%、0.185 wt.%、0.188 wt.%、0.19 wt.%、0.192 wt.%、0.194 wt.%等。

20、根据本发明的一些具体方面，以重量百分含量计，6系铝合金中，mn的含量为0.1wt.%、0.105 wt.%、0.108 wt.%、0.11 wt.%、0.112 wt.%、0.115 wt.%、0.118 wt.%、0.12wt.%、0.122 wt.%、0.125 wt.%、0.128 wt.%、0.130 wt.%、0.132 wt.%、0.135 wt.%、0.138wt.%、0.14 wt.%等。

21、根据本发明的一些具体方面，以重量百分含量计，6系铝合金中，mg的含量为0.85wt.%、0.86 wt.%、0.87 wt.%、0.88 wt.%、0.89 wt.%、0.9 wt.%、0.91 wt.%、0.92wt.%、0.93 wt.%、0.94 wt.%、0.95 wt.%等。

22、根据本发明的一些具体方面，以重量百分含量计，6系铝合金中，cr的含量为0.20wt.%、0.202 wt.%、0.205 wt.%、0.208 wt.%、0.21 wt.%、0.212 wt.%、0.215 wt.%、0.218 wt.%、0.22 wt.%、0.222 wt.%、0.225 wt.%、0.228 wt.%、0.23 wt.%、0.232 wt.%、0.235 wt.%、0.238 wt.%、0.24 wt.%等。

23、在本发明的一些实施方式中，6系铝合金中，si的含量、fe的含量、cu的含量的质量比为1∶0.15-0.19∶0.22-0.29，进一步为1∶0.16-0.18∶0.235-0.28。

24、根据本发明的一些具体方面，“1∶0.15-0.19∶0.22-0.29”中的数值范围“0.15-0.19”可以为0.15、0.152、0.153、0.154、0.155、0.158、0.160、0.161、0.162、0.163、0.165、0.166、0.167、0.168、0.169、0.170、0.171、0.172、0.175、0.178、0.180、0.182、0.183、0.185等；数值范围“0.22-0.29”可以为0.22、0.225、0.23、0.235、0.238、0.240、0.241、0.242、0.243、0.244、0.245、0.246、0.248、0.25、0.252、0.253、0.254、0.255、0.258、0.260、0.261、0.262、0.263、0.265、0.266、0.267、0.268、0.269、0.270、0.271、0.272、0.275、0.278、0.280、0.282、0.283、0.285等。

25、在本发明的一些实施方式中，6系铝合金中，mn的含量、cr的含量、ti的含量的质量比为1∶1.55-2.0∶0.35-0.9，进一步为1∶1.6-1.9∶0.35-0.75。

26、根据本发明的一些具体方面，“1∶1.55-2.0∶0.35-0.9”中的数值范围“1.55-2.0”可以为1.55、1.58、1.6、1.61、1.62、1.63、1.64、1.65、1.66、1.67、1.68、1.69、1.70、1.71、1.72、1.73、1.74、1.75、1.76、1.78、1.79、1.8、1.81、1.82、1.83、1.84、1.85、1.86、1.87、1.88、1.89、1.90、1.91、1.92、1.93、1.94、1.95、1.96、1.97、1.98、1.99、2.0等；数值范围“0.35-0.9”可以为0.35、0.352、0.353、0.354、0.355、0.358、0.360、0.361、0.362、0.363、0.365、0.366、0.367、0.368、0.369、0.370、0.371、0.372、0.375、0.38、0.39、0.40、0.41、0.42、0.44、0.45、0.46、0.48、0.49、0.50、0.51、0.52、0.53、0.54、0.55、0.56、0.57、0.58、0.59、0.60、0.61、0.62、0.63、0.65、0.66、0.67、0.68、0.70、0.72、0.75、0.78、0.80、0.85等。

27、在本发明的一些实施方式中，以重量百分含量计，6系铝合金包含：

28、0.68wt.%至0.74wt.%的si；

29、0.08wt.%至0.15wt.%的fe；

30、0.165wt.%至0.195wt.%的cu；

31、0.11wt.%至0.14wt.%的mn；

32、0.85wt.%至0.95wt.%的mg；

33、0.20wt.%至0.235wt.%的cr；

34、0至0.05wt.%的zn；

35、0.04wt.%至0.10wt.%的ti；

36、通过调整al的含量使6系铝合金满足100wt.%。

37、在本发明的一些实施方式中，以重量百分含量计，6系铝合金包含：

38、0.70wt.%至0.73wt.%的si；

39、0.1wt.%至0.15wt.%的fe；

40、0.17wt.%至0.19wt.%的cu；

41、0.115wt.%至0.14wt.%的mn；

42、0.85wt.%至0.95wt.%的mg；

43、0.205wt.%至0.23wt.%的cr；

44、0至0.05wt.%的zn；

45、0.05wt.%至0.085wt.%的ti；

46、通过调整al的含量使6系铝合金满足100wt.%。

47、在本发明的一些实施方式中，在170-180℃下进行的时效时间为6-8小时，在200-210℃下进行的时效时间为2-6小时。

48、本发明的二级时效处理有利于进一步降低晶间腐蚀深度，并保证力学性能，特别是，本发明的配方与上述二级时效处理配合可以有效拓宽上述时效温度下的时效时间区间范围，有利于生产工艺的顺利进行，提高容错度（避免常规铝合金配方的时效处理仅允许0.5小时左右的波动处理时间，一旦超过将出现性能的恶化）。

49、在本发明的一些实施方式中，步骤（ⅰ）中，在形成所述铝合金本体的过程中，采用铸造的方式进行，铸造温度为720-740℃。

50、在本发明的一些实施方式中，步骤（ⅱ）中，所述均质化处理包括：将铸造得到的铝棒从室温以100240℃/h的升温速率升温至560-570℃，然后保温，保温时间大于等于10h，然后以190℃/h以上的冷却速率冷却，冷却至150℃以下。

51、进一步地，步骤（ⅱ）中，所述均质化处理包括：将铸造得到的铝棒从室温以150220℃/h的升温速率升温至560-570℃，然后保温，保温时间为10-20h，然后以190℃/h以上的冷却速率冷却，冷却至150℃以下。

52、在本发明的一些实施方式中，步骤（ⅱ）中，控制所述挤压成型过程中，出料口温度大于等于525℃且小于等于550℃。

53、根据本发明的一些具体且优选的方面，步骤（ⅱ）中，所述挤压成型的过程中，铝棒上机温度为490-510℃，模具温度为480-490℃，挤压筒温度为410-430℃，挤压速度为1.5-2.0mm/s，出料口温度为525-545℃。

54、在本发明的一些实施方式中，步骤（ⅱ）中，所述在线淬火的过程中，冷却速率控制在5℃/s以上，且控制穿过淬火区后型材冷却至60℃以下，期间连续冷却不停顿。

55、在本发明的一些实施方式中，步骤（ⅱ）中，所述去应力拉伸采用矫直处理，控制矫直拉伸率大于等于1%。

56、进一步地，步骤（ⅱ）中，所述去应力拉伸采用矫直处理，控制矫直拉伸率为1%-3%，例如可以为1%、1.5%、2.0%、2.5%、3.0%等。

57、在本发明的一些实施方式中，步骤（ⅱ）中，控制所述时效处理在所述去应力拉伸之后的8小时内进行。

58、本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的6系铝合金的制备方法制成的6系铝合金。

59、在本发明的一些实施方式中，该6系铝合金的屈服强度大于等于265mpa，抗拉强度大于等于285mpa，延伸率大于等于10%，晶间腐蚀深度小于等于10μm。

60、根据本发明的一些具体方面，该6系铝合金的晶间腐蚀深度可以做到小于等于5μm，甚至可以小于等于1μm。

61、本发明提供的又一技术方案：一种6系铝合金包含，以重量百分含量计，该6系铝合金包含：

62、0.68wt.%至0.75wt.%的si；

63、0至0.15wt.%的fe；

64、0.155wt.%至0.195wt.%的cu；

65、0.1wt.%至0.14wt.%的mn；

66、0.85wt.%至0.95wt.%的mg；

67、0.20wt.%至0.24wt.%的cr；

68、0至0.05wt.%的zn；

69、0至0.10wt.%的ti；

70、通过调整al的含量使6系铝合金满足100wt.%

71、本发明提供的又一技术方案：一种上述所述的6系铝合金包含在制备交通工具、机械构件中的应用。

72、由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：

73、本发明配方易实现，元素成分廉价易得，没有额外引入特殊的新的元素成分以降低晶间腐蚀性和/或提高强度等，成分洁净度高，有利于循环回收利用；尤其是，本发明的6系铝合金在保证强度的同时拥有超高的耐晶间腐蚀能力，克服了现有技术中存在的力学性能和晶间腐蚀性能难以兼顾的问题。